(57)【要約】【課題】スピーカ特性を損なわずデザイン性を発揮できる携帯端末及びその音響再生方法を提供する。【解決手段】携帯端末１０は、音響を再生するスピーカ１１と、スピーカ１１を収容してその背部を覆うようにして密閉状態の背部側空間１４が形成された筐体１２と、背部側空間１４に充填され、固有音響インピーダンスが空気より小さい気体１３とを備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響を再生する音響再生装置と、
前記音響再生装置を収容し、前記音響再生装置の背部を覆うようにして密閉状態の背部側空間が形成された筐体と、
前記背部側空間に充填され、固有音響インピーダンスが空気より小さい気体と、
を備えることを特徴とする携帯端末。
【請求項２】
前記気体が、水素、ヘリウム、または水素及びヘリウムの混合気体、或いはそれらと空気との混合気体であることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
【請求項３】
前記気体が、固有音響インピーダンスが空気より低くなる条件で、水素とその他の気体を混合した気体、ヘリウムとその他の気体を混合した気体、及び水素とヘリウムの混合気体に加えてその他の気体を更に混合した気体の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
【請求項４】
前記背部側空間の容積が１ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の携帯端末。
【請求項５】
前記筐体が、前記音響再生装置が再生する音響の外部への伝達を遮断可能な強度を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の携帯端末。
【請求項６】
前記筐体の一部に開口が形成され、前記背部側空間と外部との気圧差に応じて弾性変形するアブゾーバーが前記開口に設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の携帯端末。
【請求項７】
前記開口に操作用のキーが配置され、前記アブゾーバーが、前記キーを覆うキーシートと、前記キーシートと前記開口の縁部との間に介在された伸縮可能な伸縮性フィルムと、を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の携帯端末。
【請求項８】
携帯端末の筐体の内部に音響を再生する音響再生装置を収容し、前記筐体の内部に前記音響再生装置の背部を覆うようにして密閉状態の背部側空間を形成し、固有音響インピーダンスが空気より小さい気体を前記背部側空間の内部に充填し、前記音響再生装置により音響を再生することを特徴とする携帯端末の音響再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響再生装置を収容した携帯端末、及びその音響再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の携帯端末は、その内部に、音声を再生する音声再生装置としてのスピーカを収容している。そして、テレビ視聴機能やハンズフリー電話機能等を有する近年の携帯端末では、スピーカには、電話の着信を報知する機能だけでなく、一層充実した音声再生機能が求められている。ここで、音量や音質等についてスピーカ特性の劣化を抑制する手段としては、スピーカの背部に密閉状態の空間を確保することが好ましいことが従来知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５８−１３９７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、近年の携帯端末は、デザイン上の観点から筐体の薄型化及び小型化が進められている。従って、密閉状態の空間をスピーカの背部に広く確保することは難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、スピーカ特性の劣化を抑制しつつ、且つ、デザイン性も損なわれることがない携帯端末及び携帯端末の音響再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る携帯端末は、音響を再生する音響再生装置と、前記音響再生装置を収容し、前記音響再生装置の背部を覆うようにして密閉状態の背部側空間が形成された筐体と、前記背部側空間に充填され、固有音響インピーダンスが空気より小さい気体と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る携帯端末の音響再生方法は、携帯端末の筐体の内部に音響を再生する音響再生装置を収容し、前記筐体の内部に前記音響再生装置の背部を覆うようにして密閉状態の背部側空間を形成し、固有音響インピーダンスが空気より小さい気体を前記背部側空間の内部に充填し、前記音響再生装置により音響を再生することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る携帯端末及び携帯端末の音響再生方法によれば、携帯端末において、デザイン性を損なうことなく、スピーカ特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る携帯端末を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る携帯端末の等価回路を示す模式図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る携帯端末を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る携帯端末のアブゾーバーの周辺を模式的に示した図であり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る携帯端末におけるスピーカの音響特性、及び隔膜の音響特性を示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る携帯端末を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る携帯電話の操作部側筐体を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態に係る携帯端末、及びその音響再生方法について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の第一実施形態に係る携帯端末１０は、音響を再生するスピーカ１１（音響再生装置）と、スピーカ１１を収容する筐体１２と、筐体１２の内部に充填された気体１３と、スピーカ１１に電源を供給する不図示の交流電源とを備えている。
【００１１】
スピーカ１１は、図１に示すように、ボイスコイル１１１と、振動板１１２と、マグネットから構成される磁気回路１１３と、背面音孔１１４とを有する。
そして、携帯端末１０は、筐体１２の内部にスピーカ１１の背部を覆うように形成された背部側空間１４に、空気より固有音響インピーダンスの小さい気体１３が充填されている。
大気よりも固有音響インピーダンスの小さい気体１３としては、水素、ヘリウム、または、水素及びヘリウムの混合気体、或いは、それらと空気との混合気体を用いることができる。
【００１２】
筐体１２は、前面板１２１と、背面板１２２と、一対の端板１２３とを有している。そして、筐体１２は、図１に向かって紙面手前側の開口と紙面奥側の開口とが、一対の側板（不図示）によって封止されている。これにより、筐体１２の内部に形成された背部側空間１４は、密閉状態になっている。この筐体１２は、容積が１ｃｃ以下であり、前面板１２１におけるスピーカ１１に対応した位置に前面音孔１２４を有する。また、筐体１２は、スピーカ１１からの振動が外部へ伝達するのを遮断できる程度の強度を有する。
【００１３】
次に、携帯端末１０による音響再生方法の動作原理について説明する。
スピーカ１１を構成する振動板１１２は、ボイスコイル１１１に流れる電流により前後に振幅する。
振動板１１２の振幅幅は、ボイスコイル１１１に働く力と、振動板１１２の剛性と、振動板１１２の前後の気体の音響抵抗と、スピーカ１１の背面音孔１１４を介して連通される筐体１２の容積とにより制約を受ける。
また、振動板１１２の振幅幅は音圧を決定するので、振幅幅を大きくとることができれば音圧を高くできる。例えば、スピーカ１１の振動板１１２、ボイスコイル１１１、磁気回路１１３を同じとした場合、振動板１１２の振幅の制約は、筐体１２の背部側空間１４の容積である。
【００１４】
一般に、スピーカの背部では、スピーカが前面に放射する音の位相とは逆相となるため、背面から放射される音は、スピーカの背部をボックス等で覆うことにより、スピーカの前面から放射される音とは遮断される。
このため、このボックスの容量が背部側空間１４の容積となり、この背部側空間１４の容積は無限大であることが理想的あるが、現実には有限な大きさとならざるを得ない。
ここで、背部側空間１４の容積は、小さい方がスピーカ１１を実装する携帯端末１０のデザイン自由度が増えるために好ましい。しかし、背部側空間１４の容積が小さいと、その内部に充填される気体１３の抵抗が大きくなるため、スピーカ１１を構成する振動板１１２の振幅が減少する。このため、背部側空間１４の容積が小さいと、スピーカ１１の音圧は低下する。
【００１５】
次に、密閉された背部側空間１４をもつスピーカ１１の電気的な等価回路について説明する。図２は、第一実施形態に係る携帯端末１０の等価回路１５を示す模式図である。携帯端末１０の等価回路１５は、スピーカ１１を電気的に示す等価回路１６（図２に破線で示す）と、背部側空間１４を電気的に示すコンデンサ１７Ａと、スピーカ１１に電源を供給する交流電源１８とを有する直列回路であって、この等価回路１５に電流ｉが流れる。そして、スピーカ１１を示す等価回路１６は、ボイスコイル１１１を示すコイル１９と、振動板１１２を示すコンデンサ１７Ｂと、磁気回路１１３を示す抵抗２１とを有するＲＬＣ直列回路として構成される。
【００１６】
ここで、背部側空間１４の容積をＷ、気体１３の密度をρ、音速をｃ、スピーカ１１を構成する振動板１１２の面積をＳとした場合、図２に示すコンデンサ１７Ａの電気的等価容量Ｃは、以下の式（１）により得られる。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
スピーカ１１を同じユニットで使用する場合、振動板１１２の面積Ｓは固定の定数とみなせるために、音速ｃ、気体の密度ρ、背部側空間１４の容積Ｗにより電気的等価容量Ｃが決定する。
そして、コンデンサ１７Ａの電気的等価容量Ｃを一定に保つことができれば、等価回路１６の各定数が一定になるので、スピーカ１１の特性を一定に保つことができる。
【００１９】
ここで、空気とは異なる気体で、ｃ２・ρが空気のそれより小さければ、背部側空間１４の容積Ｗを小さくしてもコンデンサ１７Ａの電気的等価容量Ｃを一定に保つことができる。例えば、ヘリウムは音速ｃ（Ｈe）＝９７０ｍ／ｓ、密度ρ（Ｈe）＝０．１３ｋｇ／ｍ３であるから、そのｃ２・ρは、空気の場合の密度１．２ｋｇ/ｍ3、音速３４４ｍ/ｓと比較すると０．８６倍となる。これは、背部側空間１４の容積Ｗを０．８６倍にしても、電気的等価容量Ｃを空気の場合と同じに保つことができることを意味する。さらに、背部側空間１４に容積１ｃｃで空気を充填したスピーカ１１は、容積０．８６ｃｃでヘリウムを充填した等価回路１５とインピーダンスが同等となるために、同等のスピーカ音響特性を得ることになる。
【００２０】
以上説明したように、第一実施形態の携帯端末１０によれば、筐体１２の背部側空間１４に、固有音響インピーダンスが空気よりも小さい気体１３を充填することにより、空気の容積より小さな容積で同等のスピーカ特性を実現することができる。
従って、携帯端末１０によれば、安定したスピーカ特性を維持したユニットとしてスピーカ背面の容積実装条件によらない音響設計が可能となり、設計の容易性が向上するために、スピーカ特性を損なうことなくデザイン性を発揮することができる。
【００２１】
また、携帯端末１０によれば、大気よりも固有音響インピーダンスの小さい気体１３としては、水素、ヘリウム、または、水素及びヘリウムの混合気体、或いはそれらと空気との混合気体を用いることができる。また、気体１３は、固有音響インピーダンスが空気より低くなる条件で、水素とその他の気体を混合した気体、ヘリウムとその他の気体を混合した気体、水素とヘリウムの混合気体に加えてその他の気体を更に混合した気体、でも良い。これにより、取り扱い性が良好であって比較的入手し易い気体１３によって携帯端末１０を製作することができる。
【００２２】
そして、携帯端末１０によれば、筐体１２の容積が１ｃｃ程度以下であるために、携帯端末等の超小型機器にも適用することができる。
【００２３】
さらに、携帯端末１０によれば、筐体１２が、スピーカ１１の振動が外部へ伝達するのを遮断し得る強度を有するために、音漏れ等を確実に防止することができる。
【００２４】
さらに、携帯端末１０の音響再生方法によれば、筐体１２の背部側空間１４に、固有音響インピーダンスが空気よりも小さい気体１３を充填したために、空気の容積より小さな容積で同等のスピーカ特性を有して音響を再生することができる。
従って、安定したスピーカ特性を維持したユニットとしてスピーカ１１の背部側の容積実装条件によらない音響設計が可能となり、設計の容易性が向上するために、スピーカ特性を損なわずデザイン性を発揮することができる。
【００２５】
なお、本発明に係る音響再生装置は、本実施形態のスピーカ１１の構成に限定されず、適宜設計変更が可能である。また、本発明に係る筐体も、本実施形態の筐体１２の外形、構成部材、容積、強度等に限定されず、適宜設計変更が可能である。
【００２６】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る携帯端末、及びその音響再生方法について図面を参照して説明する。
図３に示すように、本発明の第二実施形態に係る携帯端末２０は、第一実施形態に係る携帯端末１０と比較すると、筐体１２に隔膜２１（アブゾーバー）が設けられている点で異なっている。尚、それ以外の構成は第一実施形態と同じであるため、図３では図１と同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００２７】
次に、携帯端末２０における隔膜２１の具体的な構造について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る携帯端末２０の隔膜２１の周辺を模式的に示した図であり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略断面図である。
【００２８】
図４に示すように、筐体１２を構成する端板１２３には開口１２５が形成され、この開口１２５には、剛性の小さい伸縮性フィルム２２を介して、内外の気圧差を吸収する隔膜２１が設けられている。この隔膜２１は、その質量がスピーカ１１を構成する振動板１１２及びボイスコイル１１１を合わせた質量より大きく、その剛性が振動板１１２の剛性より小さい。
【００２９】
次に、第二実施形態に係る携帯端末２０の作用効果について説明する。
図３に示す背部側空間１４を密閉して気体１３を充填した場合、背部側の気体１３がスピーカ１１を構成する振動板１１２を介して大気圧と平衡を保とうとするために、スピーカ１１の振動板１１２が通常位置より前後に変位して振動板１１２がスピーカ１１内部の構造物であるマグネットやプロテクターに干渉することがある。
【００３０】
この干渉を避けるためには、背部側空間１４に充填した気体１３の圧力と、正面放射側の大気圧とを、振動板１１２を介さずバランスさせることで振動板１１２を通常位置に合わせる必要がある。これには、端板１２３の開口１２５に設けた隔膜２１により対応することができる。すなわち、この隔膜２１は、背部側空間１４と外部との気圧差に応じて弾性変形する。
【００３１】
具体的には、剛性が小さい伸縮性フィルム２２及び隔膜２１は、大気圧が上昇すると、筐体１２内の圧力が相対的に減少するために、筐体１２の内部へ凹み、内圧が大気圧と同じ圧力になるまで変形する。
一方、剛性が小さい伸縮性フィルム２２及び隔膜２１は、大気圧が減少すると、内圧が相対的に上昇するために、筐体１２の外部へ膨らみ、内圧が大気圧と同じ圧力となるまで変形する。
【００３２】
図５は、第二実施形態に係る携帯端末２０におけるスピーカ１１の音響特性（二点鎖線で示す）、及び隔膜２１の音響特性（実線で示す）を示す図である。なお、図５の横軸は振動周波数を、縦軸は音圧をそれぞれ示している。
【００３３】
図５に示すように、スピーカ１１の音響特性カーブＡと隔膜２１の音響特性カーブＢとは、交点Ｘにおいて交差している。そして、図５に向かって交点Ｘより右側の領域、すなわち振動周波数の高い領域では、図３に示す振動板１１２が振動しても隔膜２１は振動せず、音響特性カーブＢの音圧は一定となる。従って、スピーカ１１の音響特性が隔膜２１によって損なわれることがない。これは、前述のように隔膜２１の質量が振動板１１２及びボイスコイル１１１を合わせた質量よりも大きく、振動周波数の高い領域では、隔膜２１の音響インピーダンスが筐体１２の内部の気体１３の音響インピーダンスより十分に大きな値となるからである。
【００３４】
一方、図５に向かって交点Ｘより左側の領域、すなわち振動周波数の低い領域では、筐体１２の外部における大気圧が変動すると、それに追従して隔膜２１が弾性変形することにより、筐体１２の内圧が大気圧と同じ大きさに保持される。そして、この時、隔膜２１より高い剛性を有する振動板１１２は、大気圧の変動によっては変形しない。
【００３５】
以上、説明したように、第二実施形態の携帯端末２０によれば、筐体１２に隔膜２１が設けられているので、筐体１２の内部の気体が外部へ漏れるのを防止するとともに、筐体１２の内部の気圧を大気圧と整合させることができる。
【００３６】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態の携帯端末、及びその音響再生方法について説明する。
なお、第三実施形態において、前述した第一実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
【００３７】
図６は、本発明の第三実施形態に係る携帯端末としての携帯電話３０の外観を示す概略斜視図である。携帯電話３０は、表示部３１を有する表示部側筐体３２と、操作部３３を有する操作部側筐体３４と、表示部側筐体３２及び操作部側筐体３４を互いに連結するヒンジ部３５とを有している。
【００３８】
図７は、操作部側筐体３４を示す概略断面図である。携帯電話３０は、操作部側筐体３４を構成する背面板３４１にスピーカ３６が取り付けられている。また、図６に示すように、操作部３３には操作用のキー３７（図７には不図示）が複数配置されている。そして、図７に示すように、操作部側筐体３４には開口３４２が形成され、この開口３４２には、剛性の小さい伸縮性フィルム３８を介して、内外の気圧差を吸収するキーシート３９（アブゾーバー）が、図６に示すキー３７を覆って設けられている。ここで、キーシート３９は、メンブレン構造であって、一枚の伸縮性のゴムシートで成型するために、操作部側筐体３４内の気体圧力と大気圧とを平衡に保つために膨張、収縮が可能である。
【００３９】
また、操作部側筐体３４は、内部が大気と遮断されており、スピーカ３６の背部側に形成された密閉状の背部側空間４０に、ヘリウムなどの気体４１が充填されている。
【００４０】
第三実施形態に係る携帯端末は、携帯電話３０の操作部側筐体３４に実装されることにより、携帯電話３０のデザイン性を向上させることができる。
【００４１】
また、携帯電話３０によれば、操作部３３のキーシート３９の周囲が伸縮性フィルム３８で保持されるので、背部側空間４０の気体４１が外部へ漏れるのを防止することができるとともに、操作部側筐体３４の背部側空間４０の気圧を大気圧と整合させることができる。
【００４２】
そして、携帯電話３０によれば、操作部側筐体３４が密閉構造であって、その外部と内部との間で気体の流通が遮断されているために、キーシート３９が隔膜として確実に機能する。
【００４３】
なお、本発明の携帯端末のスピーカシステム及び音響再生方法は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
【００４４】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００４５】
（付記１）  音響を再生する音響再生装置と、前記音響再生装置を収容し、前記音響再生装置の背部を覆うようにして密閉状態の背部側空間が形成された筐体と、前記背部側空間に充填され、固有音響インピーダンスが空気より小さい気体と、を備えることを特徴とする携帯端末。
【００４６】
（付記２）  前記気体が、水素、ヘリウム、または水素及びヘリウムの混合気体、或いはそれらと空気との混合気体であることを特徴とする付記１に記載の携帯端末。
【００４７】
（付記３）  前記気体が、固有音響インピーダンスが空気より低くなる条件で、水素とその他の気体を混合した気体、ヘリウムとその他の気体を混合した気体、及び水素とヘリウムの混合気体に加えてその他の気体を更に混合した気体の何れかであることを特徴とする付記１に記載の携帯端末。
【００４８】
（付記４）  前記背部側空間の容積が１ｃｃ以下であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の携帯端末。
【００４９】
（付記５）  前記筐体が、前記音響再生装置が再生する音響の外部への伝達を遮断可能な強度を有することを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の携帯端末。
【００５０】
（付記６）  前記筐体の一部に開口が形成され、前記背部側空間と外部との気圧差に応じて弾性変形するアブゾーバーが前記開口に設けられたことを特徴とする付記１から５のいずれかに記載の携帯端末。
【００５１】
（付記７）  前記開口に操作用のキーが配置され、前記アブゾーバーが、前記キーを覆うキーシートと、前記キーシートと前記開口の縁部との間に介在された伸縮可能な伸縮性フィルムと、を有することを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の携帯端末。
【００５２】
（付記８）  携帯端末の筐体の内部に音響を再生する音響再生装置を収容し、前記筐体の内部に前記音響再生装置の背部を覆うようにして密閉状態の背部側空間を形成し、固有音響インピーダンスが空気より小さい気体を前記背部側空間の内部に充填し、前記音響再生装置により音響を再生することを特徴とする携帯端末の音響再生方法。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上述べたように、本発明の携帯端末のスピーカシステム及び音響再生方法によれば、携帯端末においてスピーカ特性を損なわずデザイン性を発揮できる。
以上の結果として、携帯端末やスマートフォンに限らず、ゲーム機やタブレットＰＣやノートＰＣ等の機器のデザインに、新たな機能を付与でき、本発明の産業上の利用可能性は大といえる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  携帯端末
１１  スピーカ
１１１  ボイスコイル
１１２  振動板
１１３  磁気回路
１１４  背面音孔
１２  筐体
１２１  前面板
１２２  背面板
１２３  端板
１２４  前面音孔
１２５  開口
１３  気体
１４  背部側空間
１５  等価回路
１６  等価回路
１７Ａ  コンデンサ
１７Ｂ  コンデンサ
１８  交流電源
１９  コイル
２０  携帯端末
２１  隔膜
２２  伸縮性フィルム
３０  携帯電話
３１  表示部
３２  表示部側筐体
３３  操作部
３４  操作部側筐体
３４１  背面板
３４２  開口
３５  ヒンジ部
３６  スピーカ
３７  キー
３８  伸縮性フィルム
３９  キーシート
４０  背部側空間
４１  気体
ｃ  音速
ｉ  電流
Ａ  スピーカの音響特性カーブ
Ｂ  隔膜の音響特性カーブ
Ｃ  電気的等価容量
Ｓ  面積
Ｗ  容積
Ｘ  交点
ρ  密度
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013183336.tif 000006
【図４】
2013183336.tif 000007
【図５】
2013183336.tif 000008
【図６】
2013183336.tif 000009
【図７】
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